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轉植基因使老鼠能看到更多顏色
褚志斌　(芝加哥大學博士後研究員 )

絕大多數的哺乳類動物的視網膜(retina)只有兩種光色素(photopigment)，分別由兩個基因所決定。一個基因在X染色體上，另一個基因在體染色體(autosomal chromosome)上。不過許多靈長類在X染色體上還有第三個光色素的基因，這個多出來的光色素可以分辨紅色和綠色，多出來的色彩組合可以讓靈長類看到更多的顏色。三種不同的光色素，可以分別接受三色光(trichromatic，紅綠、藍、黃)的刺激，因而可以讓視覺看到很寬廣波長的頻譜的光。也因為如此，我們看到的世界是彩色的。光色素基因中分辨紅綠的基因如果突變或損壞，人就無法分辨紅色和綠色，看到的紅綠燈中的兩個燈是灰色但明暗不同，這樣的情況稱為紅綠色盲。紅綠色盲的人還是看得到黃色、藍色、灰色以及這些顏色的組合。如果分辨黃藍色的基因也產生突變或損壞，則看到的世界就是只有白色、黑色和灰色，這樣的情況稱為全色盲。老鼠，和許多的其它哺乳類一樣，只能夠看到黃色、藍色和灰色，無法分辨紅色和綠色。

根據自然雜誌(Nature)報導，加州大學聖塔芭芭拉分校(University of California in Santa Barbara)的Gerald Jacobs教授團隊問了一個只有科學家才會想到的問題：如果，把人類分辨紅綠色的光色素基因植入老鼠體內，老鼠是否就有辦法看到全彩的世界﹖會這樣研究的理由，是因為科學家之前在追蹤三色視覺的演化，發現了從兩色視覺到三色視覺的過度型動物---新世界猴(New World monkeys)。新世界猴的X染色體上只有一個光色素基因，但是這種猴子X染色體上的基因卻有兩種選擇(兩種不同光色素基因)。而母猴因為帶有兩個X染色體，因此當兩個X染色體上帶的光色素基因恰好不同時，母猴就看得見全彩的世界。而公猴和兩個X染色體光色素基因是同一種的母猴只能看見黃、藍和灰色的組合。因此Jacobs教授的團隊，模仿這種動物基因型態，利用基因工程的方法，把基因放進(knock-in)老鼠體內，讓改造的母鼠，兩個X染色體上，一個帶著正常老鼠的光色素基因，一個帶著人類第三種光色素基因。之前已經被證實這樣基因轉植的光色素可以感光(Smallwood PM et al, Proc. Natl Acad. Sci. USA, Vol 100, 11706-11711, 2003)。為了驗證老鼠能否真的能夠”看見”全彩的世界，Jacobs團隊利用色盲實驗(color-blindness test)來研究老鼠是否能利用這種新的光色素。他們利用三個圓形的控制器，會發出500-600nm波長的光，顏色在人類的眼睛中分別是黃色、綠色和紅色。只要老鼠在實驗儀器上正確選出顏色，就能夠喝到豆漿。結果發現，五隻被轉植基因的老鼠，其中的三隻，在一萬次的實驗中，對於差距10nm波長的顏色差異，老鼠選出正確顏色的正確率超過80%，顯示新增的光色素可以讓老鼠看見全彩的顏色。另外兩隻表現沒那麼好的轉植基因老鼠，研究者認為是因為可能是牠們眼睛內的光色素沒有良好混合所致。這個發現發表在科學(Science)雜誌(Jacobs GH, Williams GA, Cahill H, Nathans J, Science, Vol 315, 1723-1725, 2007)。

這個研究顯示，即使正常的老鼠只能夠看見黃、藍、灰色，老鼠老腦的視神經卻能分析感覺到其他顏色(紅、綠)，只要多了一個突變的光色素基因(分辨紅綠)，老鼠就能看見全彩的世界。這個結論支持了數百萬年前，靈長類可以只是因為多產生一個光色素基因突變，就產生全彩視覺的假設。因此也許多一個光色素基因突變，人類也能有貓頭鷹的夜視能力，或是能看見紅外光或紫外光呢！

http://stn.nsc.gov.tw/view_detail.asp?doc_uid=0960328002&kind_no=A04